简述家居环境的智能监控系统设计

摘 要：文章介绍了一种用于监控家居环境的智能系统，该系统以AT89C52单片机作为系统核心，用于检测家居环境中的相对湿度、温度和光照等级，该系统能根据环境状况进行智能调节，用以提高家居环境质量。

关键词：智能监控系统；家居环境；温度；湿度；光照

中图分类号：TU23 文献标识码：A

1 系统组成

该控制系统主要由多种模块构成，包括具有检验光照强度作用的模块、单片机模块、湿度检测以及温度检测模块、警报模块、键盘、显示模块、时间显示模块以及电源、执行模块。该系统的功能实现主要依赖于数据比较，通过传感器测量出的数据同设定数据之间的比较，继而对单片机发出指令，对继电器开关予以控制，从而启动和关闭设备，键盘用于进行设定值的输入，而显示设备则用以显示当前环境的状况以及显示时钟、日历。

2 硬件电路的设计

单片机应用系统中最小的系统、时钟电路以及温度测量电路和湿度测量电路共同组成了其数据采集系统。

2.1 最小系统概述

系统主要组成包括AT89C52单片机、显示模块、键盘、时钟以及复位模块。除显示模块以及键盘外的三种模块共同组成了该应用系统。键盘的连接采用了独立接口，判断键盘操作的主要原理是通过监测高低电平来判断是否有键闭合，若按下某一键，那么相应的数据线便会专为低电平，因此可以判定有操作，那么对操作数值进行读入，用于设置湿度范围以及温度范围。图形液晶显示是目前采用较为广泛的显示模块，主要用于对当前环境的相关数据显示，以及对日期和日历、时钟的显示。

2.2 温湿度测量电路及控制电路

作为测量温湿度电路，主要采用了先进的数字式温湿度传感器SHT15 对温湿度信号进行采集及处理，实现对环境温湿度的智能控制功能。SHT15 是一款含有已校准数字信号输出的温湿度复合传感器，将湿度传感器、信号放大调理、A/D 转换、I2C 线接口全部集成于一个芯片上，具有全校准相对湿度及温值输出， I2C 总线数字输出接口，露点值计算输出功能，免围元件，湿度值输出分辨率为l4 位，温度值输出分辨率为12 位，可编程降至l2 位和8 位，CRC 数据传输校验功能，片装载的校准系数可保证100% 的互换性。SHT15 与单片机的接口电路为： GND 为接地端；DATA 为双向串行数据总线； SCK 为串行时钟输入端； VDD 为电源端，范围为2. 4 ～ 5. 5 V； NC 为空管脚.温湿度传感器将采集的温度、湿度转换为数字信号，这些数字信号与相应的给定的数值进行比较，单片机发出相应的控制信号控制加湿装置、去湿装置、加温装置、降温装置等执行设备的动作，实现对室内温度、湿度的控制。

2. 3 光照强度测量电路及控制电路

作为测量光照强度电路，主要采用光敏电阻。光敏电阻是采用半导体材料制作，利用内光电效应工作的光电元件。它在光线的作用下其阻值往往很小。在黑暗的环境里，它的电阻值很高。当受到光照时，光敏电阻阻值下降。光照愈强，阻值越低。 入射光消失后，光敏电阻的阻值逐渐恢复原值。在光敏电阻两端的金属电极之间加上电压，其中便有电流通过，受到适当波长的光线照射时，电流就会随光强的增加而变大，从而实现光电转换。当光照强度检测电路中，发光二极管LED1、LED2、LED3 均不发光时，表示光照强度暗； 发光二极管LED1 发光、LED2、LED3 均不发光时，表示光照强度弱； 发光二极管LED1、LED2 均发光、LED3 不发光时，表示光照强度中； 发光二极管LED1、LED2、LED3 均发光时，表示光照强度强。当阳光照到光敏电阻上，光照等级自动增强时，单片机发出相应的控制信号，控制电动机正转，将窗帘自动拉合； 当光照等级自动变弱时，单片机发出相应的控制信号，控制电动机反转，将窗帘自动拉开。

2.4 日历电路以及时钟电路

该系统中使用的日历电路以及时钟电路采用的是Dallas公司出产的时钟芯片，该DS1302芯片为串行实时芯片，具有时钟以及静态的RAM，通讯方式为串行通讯，能够同单片机实现方便的对接。该芯片作为涓流充电芯片，其功能的实现主要依赖于其内的实时日历时钟系统以及一个静态的RAM，其同单片机之间的时间通讯主要依赖于串行接口。其交流信息内容包括年、月、日、时、分、秒以及星期等，月天数以及闰年天数能够自动调整，而一天的时间可以通过AMPM的划分制定决定是十二小时制还是二十四小时制。该芯片同单片机之间的通讯只需要三个I/O线，即串行时钟SCLK数据线以及复位端口。

3 软件的设计

系统软件的设计描述主要包括以下内容：湿度处理、温度处理、主程序、光照处理以及键盘功能和显示、执行控制等。以下便对程序的整体思路进行详细的论述：主程序的运行过程主要为，对光照、湿度、温度进行测量，对光照、湿度、温度进行处理，通过键盘进行查询，最终由执行机构予以执行。当定时器时间达到预定时间后，系统会对现场予以保护，并显示数据，继而恢复现场，返回到主程序。主要用于实时显示湿度、温度、光照以及时钟，并对温度、光照、湿度等预期值进行上限以及下限的设定，通过良方数据的比较，若是实时的温度、湿度以及光照数值较之下限值较低，那么系统便控制加温设备进行加温、加湿设备进行加湿，并命令电动机翻转将窗帘拉开。若是实时数据较之于上限值较高，则系统会控制相关设备执行同上述动作相反的动作。并且若是实时环境相关数据超出预期范围，除了上述动作外，系统还会控制警报器发出警报信号，并亮起指示灯。

结语

本文介绍的控制系统在灵敏性上较高，且精度于稳定性相对比其他系统都具有极大的优势，按照该设计方式制作出的系统投入较低，且能够使用在多种环境中对其环境条件进行调节。

参考文献

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